CN112361658A - 地源热泵系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种地源热泵系统，应用在地热能源利用的技术领域，其包括换热管组、第一循环泵、地源热泵机组、热水器、盘管和第二循环泵，换热管组埋设在土壤内并通过第一水管与第一循环泵连接，第一循环泵通过第一支管与地源热泵机组连接，地源热泵机组通过第二水管与盘管进水端连接，盘管预埋在建筑室内，盘管出水端通过第二支管与第二循环泵连接，第二循环泵通过回流管与换热管组连接。本发明具有给室内制热时加快温度提升的效果。

Description

地源热泵系统
技术领域
本发明涉及地热能源利用的技术领域，尤其是涉及一种地源热泵系统。
背景技术
地源热泵技术是一种利用浅层和深层的大地能量，包括土壤、地下水、地表，是一种利用可再生能源供暖的新型中央空调系统。
公告号为CN206449782U的中国专利公开了一种地源热泵系统，包括空调系统、地源热泵主机以及土壤换热器，还包括室内侧循环泵、地源侧循环泵、第一地源热泵主机以及第二地源热泵主机。
但是在实际给室内制热的过程中，由于水在循环换热时单纯依靠地热，因此在启动初期需要一定的时间才能达到所需要的温度，温度提升较慢。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种地源热泵系统，具有给室内制热时加快温度提升的效果。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种地源热泵系统，包括换热管组、第一循环泵、地源热泵机组、热水器、盘管和第二循环泵，所述换热管组埋设在土壤内并通过第一水管与第一循环泵连接，所述第一循环泵通过第一支管与地源热泵机组连接，所述地源热泵机组通过第二水管与盘管进水端连接，所述盘管预埋在建筑室内，所述盘管出水端通过第二支管与第二循环泵连接，所述第二循环泵通过回流管与换热管组连接；
所述热水器的进水端和出水端分别连接有自来水管和输水管，所述输水管与盘管进水端连接，所述输水管和第二水管上分别设有第一阀门和第二阀门，所述第二循环泵出水端通过第三支管与热水器进水端连接，所述第三支管和回流管上分别设有第三阀门和第四阀门；
所述第一循环泵出水端通过循环水管与换热管组连接，所述循环水管和第一支管上分别设有第五阀门和第六阀门。
通过采用上述技术方案，制热时，第一阀门和第三阀门打开，第二循环泵启动，热水器内的热水经输水管输送至盘管内，再由第三支管回流至热水器中，由于热水器中的水事先经过太阳能加热，具有一定温度，因而可直接对室内进行制热，提高了室内升温速度；在此过程中，第一循环泵启动，第五阀门打开，换热管组的水循环流动、换热，当换热管组内的水达到预定温度后，第五阀门、第一阀门和第三阀门关闭，换热管组内的水输送至地源热泵机组内，地源热泵机组对水进行加压加热后再送至盘管中，最后由回流管输回换热管组中，方便灵活，绿色节能环保。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述换热管组包括若干U管，各个所述U管的一端与第一水管连接，另一端与回流管连接。
通过采用上述技术方案，若干U管增加了与土体的接触面积，利于加快U管内介质的热交换速度。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：各个所述U管外均套设有导热管，所述导热管上通过固定件连接有用于封闭管口的密封板，所述U管的两端均穿出密封板外。
通过采用上述技术方案，导热管一方面起到了对U管的保护作用，使得U管可从土体内抽出，另一方面在导热管内注入水，使得U管水浴在导热管内，增加了U管热交换的均匀性，同时水的比热容较大，减小了U管在热交换过程中短时间的温度变化过大而影响土体内平衡的情况发生。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述固定件包括连杆和压板，所述连杆的一端铰接在导热管外壁上，另一端开设有滑槽，所述滑槽内插接有滑杆，所述滑杆内开设有贯穿的螺孔，所述螺孔内螺纹连接有螺柱，所述螺柱的一端与滑槽槽底转动连接，所述压板上开设有供滑杆穿过的卡槽，所述压板侧壁通过紧固螺钉与滑杆连接，所述压板和密封板在相对的一侧分别设有卡块和卡槽。
通过采用上述技术方案，操作者拧动螺柱，驱动滑杆带动压板下移，将密封板压紧在导热管上，实现了密封板的固定，同时卡块和卡槽的配合则减小了密封板发生位移的可能。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述密封板包括两个对称分布的盖板，两个所述盖板在相对的一侧均开设有与U管相配合的弧槽，两个所述盖板上均设有固定套，两个所述固定套内穿设有固定杆，所述固定杆的两端均螺纹连接有紧固螺母。
通过采用上述技术方案，操作者拧动紧固螺母与固定套抵紧，带动两个盖板相互固定，当拧下紧固螺母并抽出固定杆时便可时两个盖板分离，装卸方便。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述螺柱靠近压板的一端开设有内六角槽，两个所述盖板在相对的一侧均设有密封垫。
通过采用上述技术方案，内六角槽给操作者利用六角扳手转动螺柱提供了基础；密封垫增加了盖板的密封性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述U管外壁设有若干导热片。
通过采用上述技术方案，导热片增加了U管的热交换面积，进一步加快了介质内外的热交换速度。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：相邻两个所述导热管通过第一导水管连通，位于两端的两个所述导热管均连接有第二导水管，两个所述第二导水管连接有第三循环泵。
通过采用上述技术方案，第三循环泵启动，使得各个导热管内的水相互循环从而保持温度的均匀性，提高了U管的热交换效果。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述自来水管上连接有过滤件，所述过滤件包括滤筒、芯筒和端帽，所述端帽螺纹连接在滤筒筒口，所述芯筒位于滤筒内，且芯筒的一端设有定位杆，所述端帽内侧设有与定位杆插接配合的定位套，所述滤筒筒底设有供芯筒另一端插入的定位环，所述芯筒外壁开设有有若干滤孔，所述芯筒外壁包裹有过滤布，所述芯筒内填充有活性炭，所述滤筒端部设有芯管，所述芯筒靠近芯管的一端设有螺套，所述芯管的一端穿进螺套内并与螺套螺纹连接，所述芯管位于芯筒内的一端开设有若干通孔。
通过采用上述技术方案，自来水管内的水进入滤筒内后经过过滤布和活性炭的过滤吸附后，从各个通孔进入芯管内流出，降低了自来水中杂质的含量，减小了热水器管道内结垢而影响热传递效率的情况发生，利于延长管道使用寿命。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一水管上连接有泄压管，所述泄压管上安装有水压表和电磁阀。
通过采用上述技术方案，当管路内压力过大时，电磁阀打开将管道内的水排出，起到了对管路的保护作用。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.加热时，采用热水器循环和地热预循环相结合的方式，既加快了室内温度在初期提升的速度，又提高了地热预循环时的时间利用率；
2.通过导热管和拼接式密封板的配合使得U管可从土体内抽出，便于检修；通过过滤件对输入热水器内的水进行过滤，减小了管道内水垢形成的可能性，从而保证了介质的热传递效率。
附图说明
图1是本实施例的结构示意图。
图2是本实施例用于体现导热管的结构示意图。
图3是图2中A处放大图。
图4是本实施例用于体现导热片的结构示意图。
图5是图4中B处放大图。
图6是本实施例用于体现过滤件的结构示意图。
图中，1、换热管组；10、U管；101、导热片；11、第一循环泵；111、第一水管；112、第一支管；1121、第六阀门；113、循环水管；1131、第五阀门；12、地源热泵机组；121、第二水管；1211、第二阀门；13、热水器；131、自来水管；132、输水管；1321、第一阀门；14、盘管；15、第二循环泵；151、回流管；1511、第四阀门；152、第二支管；153、第三支管；1531、第三阀门；2、导热管；3、固定件；31、连杆；311、滑槽；32、滑杆；321、螺孔；33、螺柱；331、内六角槽；34、压板；341、插槽；35、紧固螺钉；36、卡块；37、卡槽；4、密封板；41、盖板；42、弧槽；43、固定套；44、固定杆；441、紧固螺母；45、密封垫；51、第一导水管；52、第二导水管；53、第三循环泵；6、过滤件；61、滤筒；62、芯筒；621、滤孔；622、过滤布；623、活性炭；624、螺套；63、端帽；64、定位杆；65、定位套；66、定位环；67、芯管；671、通孔；7、泄压管；71、水压表；72、电磁阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1，为本发明公开的一种地源热泵系统，包括换热管组1、第一循环泵11、地源热泵机组12、热水器13、盘管14和第二循环泵15，换热管组1埋设在土体内，盘管14埋设在建筑室内，换热管组1通过第一水管111与第一循环泵11的进水口连接，第一循环泵11的出水口通过第一支管112与地源热泵机组12连接，地源热泵机组12通过第二水管121与盘管14进水端连接，盘管14出水端通过第二支管152与第二循环泵15的进水口连接，第二循环泵15的出水口通过回流管151与换热管组1连接；第一循环泵11启动，换热管组1内的水输送至地源热泵机组12内，第二循环泵15启动，地源热泵机组12的水输送至盘管14内，最后由回流管151输回换热管组1中，使得换热管组1、地源热泵机组12和盘管14串联并形成地热循环。
如图1，热水器13的进水端连接有自来水管131和第三支管153，热水器13的出水端连接有输水管132，输水管132与盘管14的进水端相连，且输水管132上设有第一阀门1321，第二水管121上设有第二阀门1211，第三支管153与第二循环泵15的出水端连接，第三支管153上设有第三阀门1531，回流管151上设有第四阀门1511；第二阀门1211和第四阀门1511关闭，第一阀门1321和第三阀门1531打开，第二循环泵15启动，热水器13内的热水经输水管132输送至盘管14内，再依次经第二支管152和第三支管153回流至热水器13中，形成局部的热水器13循环，对室内进行加热。
如图1，第一循环泵11的出水端通过循环水管113与换热管组1连接，循环水管113上设有第五阀门1131，第一支管112上设有第六阀门1121；第四阀门1511和第六阀门1121关闭，第一循环泵11启动，换热管组1内的水经第一水管111和循环水管113循环流动，形成热交换循环，吸收地热。
如图1，制热时，地热循环关闭，热交换循环和热水器13循环打开，由于热水器13内的预先被加热过，因而可直接对室内进行升温，且在此过程中，换热管组1内的水在热交换循环中充分吸收热量而被加热，待换热管组1的水温达到预定温度后，第五阀门1131、第一阀门1321和第三阀门1531关闭，第六阀门1121、第二阀门1211和第四阀门1511打开，地热循环启动，换热管组1内的水输送至地源热泵机组12内，地源热泵机组12通过蒸发器对自身内的水进行加热升压，加热升压后的水通过第二水管121输送至盘管14内，对室内进一步升温，最后回流至换热管组1中；通过采用热水器13循环预加热和地热循环进一步升温的方式，缩短并充分利用了启动初期所需的时间，使得室内升温速度加快，增强了制热效果。
如图1，制冷时，地热循环启动，换热管组1内的水输入地源热泵机组12内，地源热泵机组12通过冷凝器对内部的水进行降温降压后输送至盘管14内，冷水吸收室内的热量，使得室内温度降低，最后回流至换热管组1中。
如图2和图4，换热管组1包括若干间隔排列的U管10，U管10外壁设有若干沿其长度方向分布的导热片101，以增加U管10的接触表面积，各个U管10的一端通过法兰与第一水管111连接，另一端通过法兰与回流管151连接，即第一水管111和回流管151将各个U管10串联，各个U管10外均套设有导热管2，导热管2埋设在土体内且管口伸出土体外，导热管2内注满水，导热管2上通过固定件3连接有用于封闭管口的密封板4，U管10的两端均向上穿出密封板4外。
如图2，相邻两个导热管2通过导热管2通过第一导水管51连通，位于两端的两个导热管2通过第二导水管52连通，第二导水管52上设有第三循环泵53。
如图3，密封板4包括两个关于U管10对称分布的盖板41，两个盖板41相互抵触且在相对的一端均开设有供U管10外壁嵌入的弧槽42，相对的两个弧槽42拼成与U管10单侧管道同轴分布的圆槽，两个盖板41在相对的一端均设有密封垫45，密封垫45沿盖板41端面轮廓延伸；两个盖板41上均设有固定套43，两个固定套43内穿设有固定杆44，固定杆44的两端均螺纹连接有紧固螺母441，操作者拧动紧固螺母441与固定套43抵紧即可将两个盖板41固定，简单方便。
如图2和图5，固定件3沿盖板41长度方向间隔排列有若干个，固定件3包括连杆31和压板34，连杆31一端铰接在导热管2外壁上，另一端开设有沿其长度方向延伸的滑槽311，滑槽311截面呈矩形，滑槽311内插接有滑杆32，滑杆32外轮廓与滑槽311内轮廓相适配，滑杆32内设有螺孔321，螺孔321轴线与滑杆32移动方向相平行且螺孔321的两端均伸出滑杆32外，螺孔321内螺纹连接有螺柱33，螺柱33长度大于滑杆32，螺柱33的一端与滑槽311槽底转动连接，另一端开设有内六角槽331；压板34上开设有插槽341，压板34侧壁螺纹连接有紧固螺钉35，紧固螺钉35端部穿进插槽341内，滑杆32穿过插槽341，使得压板34卡接在滑杆32上，压板34垂直于滑杆32，操作者拧动紧固螺钉35与滑杆32抵紧，将压板34与滑杆32固定，压板34远离滑杆32的一端设有卡块36，盖板41上设有与卡块36对应的卡槽37。
操作者向上转动连杆31，使得压板34落于盖板41上方，然后利用六角扳手插入内六角槽331内拧动螺柱33，带动滑杆32向滑槽311内部移动，使得卡块36插入卡槽37内，同时压板34将盖板41压紧在导热管2上，实现对盖板41的固定，方便快捷，且滑杆32的可调节结构，使得固定件3可适应不同厚度盖板41的压紧，并保证与盖板41的有效抵触面积。
土体内的热量传递至导热管2内水中，利用水浴的方式对U管10进行加热，增加了U管10内水温的均匀性，同时由于水的比热容比较大，降低了U管10在热交换时产生温度波动，利于维持土体内的温度平衡，从而持续的对导热管2内部进行供热；地热循环时，各个U管10的水经第一水管111抽出，再由回流管151输回各个U管10中，第三循环泵53启动，使得各个导热管2水形成一个循环，减小水出现局部过热或过冷的情况。
当需要对U管10进行检修时，操作者利用六角扳手拧动螺柱33，待压板34与盖板41分离后回转连杆31，拧下紧固螺母441，卸下固定杆44，将两个盖板41相互分离，之后便可将U管10整个提出，方便快捷。
如图3，第一水管111上连接有泄压管7，泄压管7上安装有水压表71和电磁阀72，水压表71用于监测管路内水压，当压力过大时，电磁阀72打开，将第一水管111内的水排出，保障了管路的安全。
如图6，自来水管131上连接有过滤件6，过滤件6包括滤筒61、芯筒62和端帽63，滤筒61筒底设有与其同轴分布的定位环66，滤筒61端部设有同轴分布的芯管67，芯管67的一端穿进滤筒61内；芯筒62位于滤筒61内，芯筒62外壁开设有若干滤孔621，芯筒62外壁上包裹有过滤布622，芯筒62内填充有活性炭623，芯筒62的一端设有定位杆64，另一端插接在定位环66内且芯筒62在该端设有向其内部延伸的螺套624，芯管67从螺套624穿进芯筒62内，芯管67与螺套624螺纹连接，芯管67位于芯筒62的一端开设有若干通孔671；端帽63螺纹连接在滤筒61上，将滤筒61筒口封闭，端帽63内侧设有供定位杆64插入的定位套65，使得芯筒62被固定住，芯筒62与滤筒61内壁间留有环形的空腔；芯管67与热水器13进水口连接，自来水管131与端帽63连接。
自来水管131内的水输送至滤筒61内，自来水经过滤布622和活性炭623的双重过滤后由通孔671进入芯管67内，再从芯管67输送至热水器13中，减小了自来水中杂质的含量，降低了热水器13中的水在加热后出现结垢的可能性，保证了管道的热传递效率。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地源热泵系统，其特征在于：包括换热管组(1)、第一循环泵(11)、地源热泵机组(12)、热水器(13)、盘管(14)和第二循环泵(15)，所述换热管组(1)埋设在土壤内并通过第一水管(111)与第一循环泵(11)连接，所述第一循环泵(11)通过第一支管(112)与地源热泵机组(12)连接，所述地源热泵机组(12)通过第二水管(121)与盘管(14)进水端连接，所述盘管(14)预埋在建筑室内，所述盘管(14)出水端通过第二支管(152)与第二循环泵(15)连接，所述第二循环泵(15)通过回流管(151)与换热管组(1)连接；
所述热水器(13)的进水端和出水端分别连接有自来水管(131)和输水管(132)，所述输水管(132)与盘管(14)进水端连接，所述输水管(132)和第二水管(121)上分别设有第一阀门(1321)和第二阀门(1211)，所述第二循环泵(15)出水端通过第三支管(153)与热水器(13)进水端连接，所述第三支管(153)和回流管(151)上分别设有第三阀门(1531)和第四阀门(1511)；
所述第一循环泵(11)出水端通过循环水管(113)与换热管组(1)连接，所述循环水管(113)和第一支管(112)上分别设有第五阀门(1131)和第六阀门(1121)。
2.根据权利要求1所述的地源热泵系统，其特征在于：所述换热管组(1)包括若干U管(10)，各个所述U管(10)的一端与第一水管(111)连接，另一端与回流管(151)连接。
3.根据权利要求1所述的地源热泵系统，其特征在于：各个所述U管(10)外均套设有导热管(2)，所述导热管(2)上通过固定件(3)连接有用于封闭管口的密封板(4)，所述U管(10)的两端均穿出密封板(4)外。
4.根据权利要求3所述的地源热泵系统，其特征在于：所述固定件(3)包括连杆(31)和压板(34)，所述连杆(31)的一端铰接在导热管(2)外壁上，另一端开设有滑槽(311)，所述滑槽(311)内插接有滑杆(32)，所述滑杆(32)内开设有贯穿的螺孔(321)，所述螺孔(321)内螺纹连接有螺柱(33)，所述螺柱(33)的一端与滑槽(311)槽底转动连接，所述压板(34)上开设有供滑杆(32)穿过的插槽(341)，所述压板(34)侧壁通过紧固螺钉(35)与滑杆(32)连接，所述压板(34)和密封板(4)在相对的一侧分别设有卡块(36)和卡槽(37)。
5.根据权利要求4所述的地源热泵系统，其特征在于：所述密封板(4)包括两个对称分布的盖板(41)，两个所述盖板(41)在相对的一侧均开设有与U管(10)相配合的弧槽(42)，两个所述盖板(41)上均设有固定套(43)，两个所述固定套(43)内穿设有固定杆(44)，所述固定杆(44)的两端均螺纹连接有紧固螺母(441)。
6.根据权利要求5所述的地源热泵系统，其特征在于：所述螺柱(33)靠近压板(34)的一端开设有内六角槽(331)，两个所述盖板(41)在相对的一侧均设有密封垫(45)。
7.根据权利要求2所述的地源热泵系统，其特征在于：所述U管(10)外壁设有若干导热片(101)。
8.根据权利要求3所述的地源热泵系统，其特征在于：相邻两个所述导热管(2)通过第一导水管(51)连通，位于两端的两个所述导热管(2)均连接有第二导水管(52)，两个所述第二导水管(52)连接有第三循环泵(53)。
9.根据权利要求1所述的地源热泵系统，其特征在于：所述自来水管(131)上连接有过滤件(6)，所述过滤件(6)包括滤筒(61)、芯筒(62)和端帽(63)，所述端帽(63)螺纹连接在滤筒(61)筒口，所述芯筒(62)位于滤筒(61)内，且芯筒(62)的一端设有定位杆(64)，所述端帽(63)内侧设有与定位杆(64)插接配合的定位套(65)，所述滤筒(61)筒底设有供芯筒(62)另一端插入的定位环(66)，所述芯筒(62)外壁开设有有若干滤孔(621)，所述芯筒(62)外壁包裹有过滤布(622)，所述芯筒(62)内填充有活性炭(623)，所述滤筒(61)端部设有芯管(67)，所述芯筒(62)靠近芯管(67)的一端设有螺套(624)，所述芯管(67)的一端穿进螺套(624)内并与螺套(624)螺纹连接，所述芯管(67)位于芯筒(62)内的一端开设有若干通孔(671)。
10.根据权利要求1所述的地源热泵系统，其特征在于：所述第一水管(111)上连接有泄压管(7)，所述泄压管(7)上安装有水压表(71)和电磁阀(72)。
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